第5章 彩色电视新技术5．1 大屏幕彩电新技术简介 1．大屏幕彩色显像管 （1）采用超平面、高清晰度的大屏幕彩色显像管 （2）采用黑底技术以及在荧光粉与玻屏之间加入滤色涂层，提高图像对比度和色纯度 （3）更新电子枪 （4）改进荫罩 （5）新型偏转线圈 2．图像画质改善技术 采用多项画质改善技术，如轮廓增强、细节校正、动态清晰度控制、视频挖芯降噪电路、扫描速度调制、动态数字梳状滤波、黑电平扩展、白电平峰值压缩、彩色瞬态特性改善、动态γ校正电路、设置自动白平衡调整电路、色温自适应控制电路、肤色稳定电路、自动色调调整电路、有源枕形失真校正电路、有源线性校正电路和动态聚焦电路、采用倍频扫描技术改善图像质量等。 3．高品质伴音技术 （1）输出功率大，频响范围宽。大屏幕彩色电视机的伴音输出功率通常都在20W以上，频响范围可达30Hz~16kHz，甚至最高可达20kHz。 （2）采用多种伴音处理技术。为保证得到高品质的音响效果，在伴音处理电路中增设了立体声、环绕声、杜比环绕声、超重低音等电路，以提高电视音响效果。 （3）采用新型扬声器系统，可以充分利用电视机内的有限空间实现优质放音。 （4）采用数码声场处理（DSP）技术 4．平板显示技术 常用的平板显示器有液晶显示器LCD、等离子体显示屏PDP、发光二极管LED显示器、电致发光显示器ELD、场致发光显示器FED、有机发光二极管OLED显示器等，在电视机中常用的是液晶显示器和等离子体显示器。 5．I2C总线控制技术 通过使用I2C总线控制技术，不但可以使电视机的整机线路简洁，外围元器件少，其稳定性和可靠性高，故障率低，而且可以增强电路功能的扩展性和设计的灵活性，为彩电机芯的标准化设计创造条件。
1．伴音准分离与PLL完全同步视频检波 （1）伴音准分离技术 大屏幕电视机的公共通道只有高频头。高频头输出的图像中频和第一伴音中频分别经各自的声表面波滤波器处理，避免图像与伴音之间的干扰。
伴音准分离电路原理 （2）PLL完全同步视频检波 PLL完全同步视频检波是在原同步检波方式基础上增加了压控锁相环振荡控制电路。PLL完全同步视频检波电路主要由同步检波电路、APC检波、90°相移电路、低通滤波器和38MHz压控振荡器（VCO）电路等组成。〕
PLL完全同步视频检波电路 2．梳状滤波器亮/色分离电路 普通电视机采用频率分离法实现亮/色分离，大屏幕电视机为提高画质则采用梳状滤波器实现亮度与色度信号的分离。 由于NTSC制采用1/2行频间置，色副载波（3.58MHz）为227.5fH，因此在梳状滤波器中采用一行（1H）延迟线。经过一行延迟后，Y信号的相位不变，C信号相位相反。
梳状滤波器亮/色分离原理 由于PAL制采用的是1/4行频间置，色副载波频率（4.43MHz）为283.75fH，如使用梳状滤波器对亮度、色度信号进行分离，必须使用两行（2H）延迟线。
PAL制梳状滤波器亮/色分离原理
1．视频降噪电路 降噪电路又称挖芯电路或核化电路。为提高图像的清晰度必须增加视频电路的带宽，但同时也会增大图像背景的杂波干扰，特别是在接收信号较弱的情况下引起信噪比下降。视频降噪就是切割掉低电平的干扰噪声，它根据信号中所含噪声成分的幅度较小的特点，通过适当设计电路，使幅度较大的有用信号通过，幅度较小的信号和噪声被抑制掉。
挖芯电路的特性和输入、输出关系 2．水平轮廓校正电路 普通彩色电视机通常采用二次微分勾边的方法进行水平轮廓校正，使图像在一定程度上得到改善。虽然这种校正方法电路简单、成本低，但当它的幅频特性在高频区提升过大时很容易引起振铃，使图像边缘不清甚至出现“重影”。在目前的彩色电视新技术中，水平轮廓校正采用延迟型时间轴压缩轮廓校正电路，它克服了二次微分勾边校正电路的上述缺陷，增强了图像轮廓清晰度。
延迟型时间轴压缩轮廓校正电路 3．动态细节校正电路 轮廓校正电路主要是针对高频大幅度信号边缘设计的图像清晰度改善电路，而动态细节校正电路则是针对高频小幅度或中幅度信号边缘设计的一种图像清晰度提高电路。
动态细节校正电路原理 4．动态清晰度控制电路（DSC） 动态清晰度控制电路的作用在于检测图像的细节分布情况，提供图像细节分布信息，用于控制动态细节校正电路中可控增益放大器的增益，实现细节校正的动态控制，以获得最佳校正效果。
动态清晰度控制电路原理 5．扫描速度调制电路（SVM ） 当电流一定的电子束轰击CRT荧光屏时，在水平扫描速度较快的扫描点上，电子束相应停留的时间短，其亮度比正常扫描速度时会更暗些。反之，在水平扫描速度较慢的扫描点上，由于相应地停留时间长，所以就比正常扫描速度时更亮。因此，可用调节电子束水平扫描速度的办法来控制图像的明暗，从而起到“勾边”的作用，使图像清晰度提高，同时也不会使CRT在高亮度时产生散焦现象。
扫描速度调制电路原理
1．倍频扫描技术 倍频扫描技术是通过数字式存储器，采取慢存快取方法，利用不同的存储和读取频率使行频、场频增加一倍的技术。倍频扫描技术主要包括逐行扫描显示技术和闪烁消除技术，即通过行插入法将隔行扫描变为逐行扫描显示，通过场插入法将场频倍频，可以消除场频较低造成的行间闪烁和大面积闪烁现象。 1）行插入法 行插入法是一种将每场的行数增加一倍，变隔行扫描为逐行扫描的“倍行”技术。 行插入法在具体实现时有两种方式。 （1）在同一场内，在第n行和第n+1行之间插入与第n行相同内容的一行，即将每行的内容重复读出两次。
方式1原理图 （2）在同一场内，在第n行与第n+1行之间插入第n行和第n+1行的平均值内容的一行。
方式2原理图 2）场插入法 场插入法是一种通过倍场频技术来消除行间闪烁和大面积闪烁的技术。常用的场插入法有以下三种形式。
场插入法 （1）帧重复法 采用这种方法的读出顺序是：第1场→第2场→第1场→第2场→第3场→第4场……，如V1法。 （2）场重复法 采用这种方法的读出顺序是：第1场→第1场→第2场→第2场→第3场→第3场……，如V2法。 （3）插值法 通过一定算法将多场图像信号进行插值运算，倍频后顺序输出。由于采用的算法不同，插值法也有多种形式，V3法是其中的一种。 2．倍频扫描电路 倍频电路主要由低通滤波器、A/D转换器、视频存储器、倍频转换电路、时钟控制电路、D/A转换器等组成。
倍频扫描电路组成与原理
1．行扫描回路的非线性失真及校正 引起行扫描产生线性失真的因素有两种，一是行偏转线圈的直流电阻、行输出管导通时的等效电阻以及阻尼管的正向电阻不为零，二是显示屏的曲率半径远大于电子束扫描的曲率半径，使电子束在屏幕上的线速度不相等。对于第一种情况，行扫描电流波形在扫描正程不是随时间增加而线性上升，而是增长速度变慢，造成在接收方格信号时，屏幕左右两边的方格明显被压缩，图像产生水平方向非线性畸变。具体解决办法是利用饱和电抗器与行偏转线圈串联来进行补偿，通过在行偏转线圈中串联行线性调节器（饱和电抗器），当流过该线圈的电流增大到某一值时，铁氧体磁芯饱和，电感量减小，由于行供电电压稳定，故流过偏转线圈的电流上升，正好补偿了因电阻影响而引起的失真。调节该电感的磁芯，改变电感量，即可调整行线性。 2．显像管结构引起的失真及校正 （1）行延伸失真及S校正 大屏幕彩电多使用平面直角显像管，由于偏转中心与屏幕各点距离不相等，在行线性锯齿波电流作用下，电子匀速扫描，必然引起屏幕两侧图像被展宽，产生所谓的延伸性失真。为补偿这种失真，常在偏转线圈中串联一个S校正电容，利用电容的积分特性使扫描电流呈S状，不是线性。 （2）行动态S校正 利用给行偏转线圈串联电容的S校正，不能实用于大屏幕电视机，大屏幕彩电在采用以上S校正的同时，还采用了动态S校正电路，又称为行线性M特性校正电路。
行动态S校正电路 （3）左/右枕形失真及其校正 由于显示屏与电子束扫描曲率半径的不同，同一偏转角θ在边缘的扫描会拉长（又称延伸），这种延伸效应不仅东西方向有，南北方向也有，显示屏愈大愈明显，越靠近屏幕的四角越严重。若减小扫描幅度，让外延的四角亮点回归四角顶点。 随着彩管本身生产工艺的改进，加上自会聚管的水平偏转磁场枕形分布使垂直枕形失真得到一定的校正等原因，对东西方向枕形失真校正的方法是在行扫描锯齿波电流中加入场频抛物波，使得每场中行扫描输入幅度不相等，让屏幕中间的幅度最大，两边按抛物线调幅递减。其中场频抛物波可利用场扫描锯齿波经积分电路产生。点
1．环绕声 标准的环绕声系统包括杜比专业逻辑（Dolby Pro Logic），杜比数码（AC-3），THX，DTS等，其主要特点是多声道记录和多声道重放。 环绕声处理电路主要由减法器、移相网络、加/减混合器、音量/平衡及相应的控制电路构成。
环绕声处理电路框图 2．超低音系统 1）超低音扬声器系统 超低音扬声器系统是超低音系统的关键部分。充分利用有效空间，采用优质扬声器和特殊的扬声器箱实现。 2）超低音电路 超低音电路的作用是将伴音信号中30～120Hz的低频成分加以提升、放大，并通过超低音音箱重放出来。
超低音电路组成 3．NICAM-728数字伴音系统 NICAM是英文“Near Instantaneous Companded Audio Multiplex”的缩写，在香港称之为丽音，其含义是“准瞬时压扩音频多路复用”，“728"则表示它的数据码率为728kb/s。
NICAM-728编码原理 在具有丽音功能的电视中，可以同时传送三种不同的伴音，其中一种是原来的模拟伴音，另两种是数字伴音。数字伴音可以是立体声，也可以是单声道的双语言广播。 丽音解码电路主要由数字输入带通滤波电路，DQPSK解调器NICAM解码器，D/A变换 器、去加重、音频预放电路以及音频后处理和功放输出电路等组成。
丽音解码电路
1．画中画电视功能 在电视屏幕上显示收看电视图像的同时再插入一个或几个经过压缩的其他电视节目的子画面的电视机，称为画中画（PIP，Picture in Picture）电视。画中画电视采用了数字信号处理技术，由微控制器控制工作，使子画面可以有以下多种显示功能：监视电视节目、图像显示、多画面显示、子画面放大或缩小。 2．画中画电视类型 射频画中画和视频画中画。
射频画中画电路组成框图 3．画中画彩色电视机的工作原理 欲将子画面插入到主画面之中，并显示在屏幕的一角实现画中画功能，必须对原始画面进行压缩、插入、剪辑等处理。
1．液晶及种类 液晶即液态晶体，它是一种介于固体和液体之间的一种中间状态，在一定温度范围内既具有各向异性的晶体双折射性，又具有液体的流动性，是一种具有规则分子排列的有机化合物。液晶本身不发光，但可以产生光折射、光密度调制或色彩的变化。 液晶因温度和材料的不同，分子排列有序状态也不同，大体上可分为三种类型：近晶液晶（层状液晶）、胆甾液晶（螺旋状液晶）和向列液晶（丝状液晶）。
液晶的类型 2．液晶显示原理 液晶本身不发光，但是在外加电场、磁场、热、光的作用下，可产生光密度和色彩的变化。因为液晶分子的排列不像晶体那样完全有序、坚固，加之弹性系数很小，因此在外加刺激下极易改变液晶分子的排列方向或使液晶分子的运动发生紊乱，从而改变液晶的物理性质。 偏光板只所以具有阻隔垂直光波的功能，是因为偏光板的结构是由一片起偏片和一片检偏片组成的。当旋转起偏片和检偏片的相对角度，会发现随着相对角度的不同，光线的亮度会随着改变。当起偏片和检偏片互相平行时，光线就完成通过；当起偏片和检偏片互相垂直时，光线就完全无法通过。
偏振板工作原理 3．液晶显示器 液晶显示器（LCD，Liquid Crystal Display）按照控制方式不同可分为无源矩阵式LCD及有源矩阵式LCD两种。 无源矩阵式LCD可分为TN-LCD（Twisted Nematic LCD，扭曲向列LCD）、STN-LCD（Super TN-LCD，超扭曲向列LCD）和DSTN-LCD（Double layer STN-LCD，双层超扭曲向列LCD）等多种类型。无源矩阵式LCD在亮度及可视角方面受到较大的限制，反应速度较慢，市场上部分的低档显示器采用无源矩阵式LCD。TN-LCD由玻璃基板、配向膜、偏光片等制成，并在一对平行放置的偏光片间填充液晶而构成的显示器件。
TN-LCD液晶显示器结构及原理 有源矩阵式LCD的结构与TN-LCD基本相同，只是把TN-LCD每个像素的上部夹层电极改成薄膜晶体管（TFT,Thin Film Transistor），下层改成共通电极，因此，有源矩阵式LCD也称为TFT-LCD。有源矩阵式LCD在液晶电视上得到广泛地应用。
有源矩阵式LCD结构及原理 4．彩色液晶显示的实现 在彩色LCD上是通过使用彩色滤光片来形成彩色。每个彩色像素由独立的三基色子像素单元组成，各自拥有不同的灰阶变化。根据空间混色法，每个彩色像素可以拥有不同的色彩变化，这对于一个需要分辨率为1024×768的彩色LCD，实际上可拥有3×1024×768个子像素。
彩色滤光片的排列 5．液晶电视的构成 将液晶显示器件、驱动电路、印制线路板、背光源、结构件装配在一起的组件称为液晶显示模块，或称液晶屏。
液晶电视组成框 6．液晶显示器的特点 （1）驱动电压低。仅几伏，驱动功率小，能采用MOS集成电路直接驱动。 （2）被动显示，本身不发光，眼睛不易疲劳；室外阳光下，环境光亮，对比度高。 （3）无X射线和紫外线辐射，安全。 （4）显示屏薄且平，容易实现袖珍型和壁挂型平板显示。
1．等离子体 等离子体是物质存在的第四种形态，它是由自由流动的离子（带正电荷的原子）和电子（带负电荷的粒子）组成的气体。当气体被加热到足够高的温度，或受到高能带电粒子轰击时，中性气体原子将被电离，形成大量的电子和离子，但总体上又保持电中性。 2．等离子显示器 等离子显示器（Plasma Display Panel，PDP）是一种利用气体放电的显示装置，采用等离子管作为发光元件。大量的等离子管排列在一起构成屏幕，每个等离子管对应的每个小室内部充有氖氙气体。在等离子管电极间加上高压后，封在两层玻璃之间的等离子管小室中的气体会被击穿而产生紫外光，并激励平板显示器上的红绿蓝三基色荧光粉发出可见光。PDP将每个离子管作为一个像素，由这些像素的明暗和颜色变化组合，产生各种灰度和色彩的图像。
等离子显示器结构图 PDP按照工作方式可分为直流（DC）驱动型和交流（AC）驱动型两种不同方式。 直流型电极与放电气体直接接触，紫外线的产生效率高，但显示屏的结构比较复杂，在目前商用彩色PDP中已很少用。 交流型的电极表面涂敷一层介质层，使其结构类似于一个电容器。交流型PDP又分对向放电和表面放电两种。
交流型等离子体工作过程 等离子体显示器件一旦产生放电，其发光亮度就恒定不变，只能通过控制有效放电时间的长短和强度，从而达到控制发光亮度的目的。
等离子发光时间调制原理 3．等离子电视 PDP电视的组成与普通的CRT电视相似，只是在终端显示元件及其驱动电路上存在差异。 PDP显示模块是将PDP显示面板、数据存储与控制电路、显示驱动电路、电源及结构件等集成在一起构成的PDP显示屏。通常，用户只需将数据、时钟、控制、电源等项目内容连接到PDP显示屏，即可实现图像图形的正常显示。 4．等离子显示器的特点 （1）具有体积小、重量轻、无X射线辐射 （2）耗电量过大，分辨率不高 （3）不存在聚焦问题 （4）亮度高、色彩还原性好、灰度丰富、对迅速变化的画面响应速度快
投影显示是指由平面图像信息控制光源，利用光学系统和投影空间把图像放大并显示在投影屏幕上的方法或装置。 按照光源所在的位置区分，投影机可以分为正面投影式和背面投影式。 将投影机放置于投影屏幕的正面，即称为正面投影。
前投示意图 将投影机置于投影屏幕的背面，即称为背投影式投影。
背投示意图 投影的显示器件主要有CRT、LCD、DLP和LCOS几种。 1． CRT投影技术 CRT投影机又名三枪投影机，它主要是由红、绿、蓝三只单色投影管组成。
CRT投影机结构 R、G、B信号分别加在红、绿、蓝三只单色投影管上，经三只单色投影管还原后的图像通过光学透镜放大几十倍后由反射镜反射到屏幕上，最后在屏幕上合成彩色图像。 2． LCD投影技术 液晶投影显示的原理是把光源发出的光束照射在小型液晶元件（光阀），再将此元件上形成的图像用投影光学系统放大投影到屏幕上。依据这种原理的液晶显示容易做到用直视型显示技术不易实现的大屏幕显示。
三片透射型液晶投影仪的光学系统图 3． DLP投影技术 数字光学处理（Digital Light Processing，DLP）投影是由美国德州仪器公司开发的一种专利技术，工作原理与LCD投影技术有很大不同，其核心是数字微镜器件（Digital Micromirror Device，DMD），光线被DMD微反射镜矩阵芯片反射出来而成像。 根据DLP投影机中包含的DMD数字微镜的片数，DLP投影机分为单片DLP投影机，两片DLP投影机和三片DLP投影机三种类型。其中单片DLP投影应用最广。 单片DLP投影机只包含有一片DMD芯片，这个芯片其实就是在一块硅晶片的电子节点上紧密排列着许多片微小的正方形反射镜片，这里的每一片反射镜片都对应着生成图像的一个像素，所以如果一个数字微镜DMD芯片中包含的反射镜片的片数越多，那么对应DMD芯片的DLP投影机所能达到的物理分辨率就越高。 色轮以60转/秒的速度在旋转着，这样就能保证光源发射出来的白色光变成红绿蓝三色光循环出现在DMD微镜的芯片表面上。当其中某一种颜色的光投射到DMD微镜芯片的表面后，DMD芯片上的所有微镜，根据自身对应的像素中该颜色的 深浅，决定了其对这种色光处于开位置的次数，也即决定了反射后通过投影镜头投射到屏幕上的光的数量，也就是说，利用镜片的占空比来控制光的亮度。当其他颜色的光依次照射到DMD表面时，DMD表面中的所有微镜将极快地重复上面的动作，利用人眼的时间混色特性，最终表现出来的结果就是在投影屏幕上出现彩色的投影图像。
数字电视是一个系统，它是指从电视节目采集、制作、编辑、播出、传输、用户端接收乃至于显示等全过程的数字化，换句话说就是在系统的所有传输与处理过程中，信号全是由0、1组成的数字流。 1．数字电视的组成 一个完整的实在电视系统包括信源编码/解码、信道编码/解码、系统复用/解复用、数字调制/解调等。
数字电视组成框图 2．数字电视原理 （1）数字信号的数字化 （2）数字电视信号的信源编码 （3）数字电视的复用系统 （4）数字电视系统的信道编码及调制
DVB-S标准中信源编码和信道编码框图
数字电视机顶盒的主要功能是将接收下来的数字电视信号转换为模拟电视信号，使用户不用更换原模拟电视机就能收看数字电视节目。 1.数字电视机顶盒的分类 根据传输媒体的不同，数字电视机顶盒又分为数字卫星机顶盒（DVB-S）、地面数字电视机顶盒（DVB-T）和有线电视数字机顶盒（DVB-C）三种。 2.数字电视机顶盒的功能 除基本的接收数字电视广播的功能外，数字电视机顶盒还可以实现以下功能： （1）电子节目指南（EPG） 为用户提供一种容易使用，界面友好，可以快速访问想看节目的方式，用户可以通过该功能看到一个或多个频道甚至所有频道近期将播放的电视节目。 （2）高速数据广播 能给用户提供股市行情、票务信息、电子报纸、热门网站等各种信息。 （3）软件在线升级 软件在线升级可看成是数据广播的应用之一。数据广播服务器按DVB数据广播标准将升级软件传播下来，机顶盒能识别该软件的版本号，在版本不同时接收该软件，并对保存在存储器中的软件进行更新。 （4）因特网接入和电子邮件 数字机顶盒可通过内置的电缆调制解调器方便地实现因特网接入功能。用户可以通过机顶盒内置的浏览器上网，发送电子邮件。同时机顶盒也可以提供各种接口与PC相连，用PC与因特网连接。 （5）有条件接收 有条件接收的核心是加扰和加密，数字机顶盒应具有解扰和解密功能。 3.数字电视机顶盒的组成 一个完整的数字电视机顶盒包括硬件平台和软件系统两大部分。除了数字电视信号的解调、音视频的解码由硬件完成外，其他功能基本上由软件实现。 机顶盒由高频头（调谐器）、QAM解调器，TS流解复用器、MPEG-2解码器、PAL/NTSC视频编码器、音频D/A、嵌入式CPU系统和外围接口、条件接收（CA）模块等组成，具有交互功能的机顶盒则需要回传通道。
有线数字电视机顶盒硬件框图
|
|
|
来自： 百眼通 > 《02信息的编码-100》
